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《浙江理工大学》 2018年
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基于给定位姿的钵苗移栽机构尺度综合与设计

刘兵  
【摘要】:移栽是我国水稻的一种主要种植方式,包括毯苗和钵苗移栽。毯苗移栽是将培育好的毯状秧苗采用移栽机构通过切割秧块的方式进行取秧栽插,取秧过程存在伤苗现象。钵苗移栽是用移栽机构通过夹苗、拔苗等动作将秧苗从穴盘中取出,然后再栽插。由于栽植过程不伤根,栽插秧苗无缓苗期,有利于水稻低节分蘖,延长水稻生长期,实现水稻增产。针对贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构在移栽过程中齿轮箱最低点与轨迹最低点距离太小,齿轮箱跟地面容易发生干涉的问题,引用一种新的水稻钵苗移栽机构设计方法。给定移栽轨迹三个位置点(取秧开始点、取秧结束点、推秧点)的坐标和姿态(其中推秧点的位置坐标是为了保证移栽轨迹的位置比较低,取秧开始点和取秧结束点是为了保证取秧长度足够大)探究机构圆心点和圆点的关系,进行机构的参数优化设计,获得一种比较理想的水稻钵苗移栽机构。本文的主要研究内容如下:(1)分析国内外水稻钵苗移栽机构的工作原理,提出一种新的两级非圆齿轮水稻钵苗移栽机构的设计方法,将“导引机构设计”引入到水稻钵苗移栽机构的设计中。(2)根据水稻钵苗移栽机构的特点,给定机构移栽轨迹三个位置点的坐标和姿态,求出满足二杆机构的圆心点和圆点的关系曲线,并根据移栽机构在每个圆心点对应的角位移曲线,找到比较理想的圆心点和圆点坐标。(3)在已经给定的三个位置点坐标的基础上添加一些轨迹的型值点,并建立起与机构参数的关系,利用Matlab中GUI平台开发的人机交互优化软件,获得比较理想的移栽轨迹,以及主要的结构参数:第一级非圆齿轮中心距L_a=42mm,第二级非圆齿轮中心距L_b=42mm,移栽臂尺寸S=147mm,初始安装角θ=32°,移栽臂转角β=-30°,行星轮偏置角η=0°。(4)完成了移栽机构的结构设计,并用UG完成了三维模型的建立,和虚拟样机的运动学仿真试验。机构移栽臂端点的位移和速度曲线跟理论曲线基本一致。(5)完成了物理样机的加工并进行装配,利用搭建的试验台完成了移栽机构的空转试验,并用高速摄影装备和图像处理软件对移栽机构的运动轨迹和姿态进行了分析,试验数据与理论数据基本吻合,验证了结构设计的合理性。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S223.9

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